数字通信第10章-tc差错控制编码.ppt

第 10 章差错控制编码
概述
常用的几种简单分组码
线性分组码
循环码
卷积码
* 网格编码调制
概述
信道编码
在数字通信中,根据不同的目的,编码可分为信源编码和信道编码。信源编码是为了提高数字信号的有效性以及为了使模拟信号数字化而采取的编码。信道编码是为了降低误码率, 提高数字通信的可靠性而采取的编码。
数字信号在传输过程中,加性噪声、码间串扰等都会产生误码。为了提高系统的抗干扰性能,可以加大发射功率,降低接收设备本身的噪声,以及合理选择调制、解调方法等。此外,还可以采用信道编码技术。
差错控制方式
图 10-1 差错控制方式
1. 检错重发方式
检错重发又称自动请求重传方式,记作ARQ(Automatic Repeat Request)。由发端送出能够发现错误的码,由收端判决传输中无错误产生,如果发现错误,则通过反向信道把这一判决结果反馈给发端,然后,发端把收端认为错误的信息再次重发,从而达到正确传输的目的。其特点是需要反馈信道,译码设备简单,对突发错误和信道干扰较严重时有效, 但实时性差,主要在计算机数据通信中得到应用。
2. 前向纠错方式
前向纠错方式记作FEC(Forword ErrorCorrection)。发端发送能够纠正错误的码,收端收到信码后自动地纠正传输中的错误。其特点是单向传输,实时性好,但译码设备较复杂。
3. 混合纠错方式
混合纠错方式记作HEC(Hybrid ErrorCorrection)是FEC和ARQ方式的结合。发端发送具有自动纠错同时又具有检错能力的码。收端收到码后,检查差错情况,如果错误在码的纠错能力范围以内,则自动纠错,如果超过了码的纠错能力, 但能检测出来,则经过反馈信道请求发端重发。这种方式具有自动纠错和检错重发的优点,可达到较低的误码率,因此, 近年来得到广泛应用。
按照噪声或干扰的变化规律,可把信道分为三类:随机信道、突发信道和混合信道。恒参高斯白噪声信道是典型的随机信道,其中差错的出现是随机的,而且错误之间是统计独立的。具有脉冲干扰的信道是典型的突发信道, 错误是成串成群出现的,即在短时间内出现大量错误。短波信道和对流层散射信道是混合信道的典型例子,随机错误和成串错误都占有相当比例。对于不同类型的信道,应采用不同的差错控制方式。
纠错码的分类
(1) 根据纠错码各码组信息元和监督元的函数关系,可分为线性码和非线性码。如果函数关系是线性的,即满足一组线性方程式,则称为线性码,否则为非线性码。
(2) 根据信息元和监督元的函数关系涉及的范围,可分为分组码和卷积码。分组码的各码元仅与本组的信息元有关;卷积码中的码元不仅与本组的信息元有关, 而且还与前面若干组的信息元有关。
(3) 根据码的用途,可分为检错码和纠错码。检错码以检错为目的,不一定能纠错;而纠错码以纠错为目的,一定能检错。
纠错编码的基本原理
1. 分组码- n个码元成一组,称为一个码字。
分组码一般可用(n,k)表示。其中,n是编码码组的码元总位数,又称为码组长度,简称码长, k是每组二进制信息码元的数目。n-k=r为每个码组中的监督码元数目。简单地说,分组码是对每段k位长的信息组以一定的规则增加r个监督元, 组成长为n的码字。在二进制情况下,共有个不同的信息组,相应地可得到个不同的码字,称为许用码组。其余
个码字未被选用,称为禁用码组。
在分组码中,非零码元的数目称为码字的汉明重量, 简称码重。例如,码字 10110,码重w=3。
两个等长码组之间相应位取值不同的数目称为这两个码组的汉明(Hamming)距离, 简称码距。例如 11000 与 10011之间的距离d=3。码组集中任意两个码字之间距离的最小值称为码的最小距离,用d0表示。最小码距是码的一个重要参数, 它是衡量码检错、纠错能力的依据。